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» 2020年05月08日 15時00分 公開

医療技術ニュース:歯周病菌の5型線毛の構造と形成される仕組みを解明

大阪大学らは、歯周病の主要病原細菌であるジンジバリス菌の5型線毛の立体構造と、線毛が形成される仕組みを明らかした。ジンジバリス菌が関係する疾患に対する新薬開発への応用が期待される。

[MONOist]

 大阪大学は2020年4月14日、沖縄科学技術大学院大学(OIST)、長崎大学と共同で、歯周病の主要病原細菌「Porphyromonas gingvalis(ジンジバリス菌)」の5型線毛の立体構造と、線毛が形成される仕組みを明らかしたと発表した。本成果は、大阪大学大学院理学研究科 教授の今田勝巳氏らの研究グループによるものだ。

ジンバリス菌の電子顕微鏡画像 出典:大阪大学

 ジンジバリス菌は、他の細菌とは異なる5型線毛と呼ばれる線毛を持つ。大阪大学のチームは、X線結晶構造解析を用いて、5型線毛を形成する主要なタンパク質FimAピリンの強毒性株と弱毒性株を調べ、構造を原子レベルで明らかにした。

キャプション FimAピリンの構造。緑:弱毒性FimA、赤:強毒性FimA 出典:大阪大学

 OISTと長崎大学のチームは、タンパク質を切断する酵素であるプロテアーゼをFimAピリンに添加すると、試験管内で線毛が形成されることを発見。この線毛をクライオ電子顕微鏡とスーパーコンピュータ「Sango」を用いて解析し、5型線毛の原子レベルでの構造を解明した。

 5型線毛の形成は、プロテアーゼRgpBによる単量体FimAピリンの切断が引き金となり開始する。切断により突出したドナー鎖は、隣接するFimAピリンの溝に挿入され重合する。この重合が次々と起こることで、5型線毛は形成される。

キャプション 5型線毛の構造。左:切断前のFImAピリンの構造(黒矢印は切断位置)、中:線毛中のFImAピリンの構造(白矢印はドナー鎖、黒四角は溝)、右:線毛の構造 出典:大阪大学
キャプション 5型線毛の形成モデル 出典:大阪大学

 歯周病の原因であるバイオフィルムは、歯周病の病原菌が線毛を使って宿主にとりつき細菌同士がからみあって集合体を作ることで形成する。また5型線毛は、歯周病以外にも腸内微生物叢の形成とも関連が指摘されている。さらに、ジンジバリス菌の菌株による5型線毛の違いが歯周病の病原性と密接に関わっていることも分かっているが、5型線毛の構造や形成の仕組みについては明らかになっていなかった。

 今後、歯周病をはじめとするジンジバリス菌が関係する疾患に対する、線毛をターゲットとした新薬開発への応用が期待される。

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